Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов

УДК 666.972.167 Щербакова О.В., инженер Магнитогорский государственный технический университет ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОТИВОМОРОЗНЫХ ДОБАВОК Одной из основных задач современного строительного материаловедения является создание товарного бетона высокого качества при снижении себестоимости. Важным направлением ресурсосбережения в строительстве является активное использование вторичных материальных ресурсов. Отходы производств часто, являясь достаточно эффективными и уже подготовленными компонентами, оказываются невостребованными и попадают на свалки. Стоимость товарного бетона можно снизить за счет максимального использования дешевого, доступного, местного сырья. При этом снижение себестоимости получаемой продукции возможно как за счет использования дешевых ресурсов, так и в результате значительного уменьшения транспортных расходов. В ОАО «ПО Монтажник» наряду с высокопроизводительной техникой и технологиями используются не только высокоэффективные материалы, но и отходы горно-обогатительного и металлургического производства с заведомо низкой ценой. В производстве используются отходы горнорудного передела и металлургического производства в виде щебня фракции 20-70 мм и шлак доменный гранулированный фракцией 0–5 мм. Эффективность вторичного сырья в бетоне возрастает при применении добавок. Добавки позволяют решить ряд основных технологических проблем: сократить количество воды, при этом получить плотный и прочный бетон, а так же добиться оптимальной удобоукладываемости бетонной смеси и в целом улучшить физико-механические характеристики бетона. Влияние добавок на процессы раннего структурообразования цементных композиций представляет научный интерес, поскольку структура композита, сформированная на начальном этапе твердения, в значительной степени определяет физико-механические свойства цементных материалов в процессе эксплуатации. Важным моментом для товарного бетона, производимого в зимний период, являются прочностные характеристики. Замораживание бетона в раннем возрасте отрицательно влияет на его свойства после оттаивания вследствие необратимого разрушающего воздействия низких температур на структуру бетона, в то время как замораживание бетона после набора им критической прочности приводит лишь к временному прекращению или замедлению твердения. Для этого, в технологии зимнего бетонирования используются противоморозные добавки, чтобы предохранить бетон от замораживания до набора им прочности не менее критической. Применявшийся ранее нитрит натрия увеличивает стоимость бетона из-за значительного расхода на 1 м³ продукта. Современные противоморозные добавки обладают относительно более низкой стоимостью и возможностью использования для любых бетонных и железобетонных монолитных конструкций. В ОАО «ПО Монтажник» в технологии зимнего бетонирования применены противоморозные добавки БЕНОТЕХ ПМП-1 и С-3 М-15. 1. Комплексная полифункциональная добавка БЕНОТЕХ ПМП-1 для бетонов и строительных растворов на основе цементных вяжущих является ускорителем твердения с противоморозным эффектом, обладает пластифицирующими свойствами и обеспечивает твердение цементного камня в условиях отрицательных температур до –25 ºС. 2. Комплексная полифункциональная добавка с противоморозным эффектом С-3 М-15 для тяжелого и легкого конструкционного бетонов при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций, монолитных частей сборно-монолитных конструкций и замоноличивании стыков этих конструкций на полигонах при отрицательной температуре твердения бетона до –15 ºС. В результате проведенных исследований противоморозные добавки С-3 М-15 и БЕНОТЕХ ПМП-1 позволили сократить расход цемента до 30 кг на 1 м³ продукта и исключить прогрев бетона при отрицательной температуре наружного воздуха. Исследования показали, что товарный бетон М 200, изготовленный традиционным методом, в результате испытаний в возрасте 7 суток имел предел прочности при сжатии 10,1 МПа, а в возрасте 28 суток – 20,7 МПа. Бетон скорректированного состава с использованием добавки С-3 М-15 в возрасте 7 суток имел предел прочности при сжатии 10,1 МПа, в возрасте 28 суток - 21,7 МПа. При работе на добавке БЕНОТЕХ ПМП-1 бетон в возрасте 7 суток имел предел прочности при сжатии 10,1 МПа, а в возрасте 28 суток – 19,8МПа. Полученные результаты показывают, что использование противоморозных добавок при сокращении расхода цемента позволяет сохранять проектные прочностные характеристики бетона и обеспечивать непрерывность строительно-монтажного процесса при производстве монолитных конструкций в холодный период года. Экономическая эффективность применения противоморозных добавок нового поколения в сравнении с нитритом натрия составила не менее 50 руб. на 1 м3 бетона за счет снижения расхода цемента и стоимости добавки. УДК 666.973 Щукина Ю. В., ст. преподаватель, Овчаренко Г. И., д-р техн. наук, профессор, Горобец Е. В., Савкина Ю. Н., студенты Алтайский государственный технический университет И.И. Ползунова ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА В связи с повышением отечественных требований к теплозащите зданий и сооружений, как одного из этапов решения задач ресурсо- и энергосбережения в строительстве, эффективное обеспечение современных теплотехнических требований в стеновых конструкциях для России может быть осуществлено только при использовании стеновых материалов с расчетным коэффициентом теплопроводности λ не более 0,18 Вт/(м оС). Таким требованиям в большей степени удовлетворяют мелкие стеновые блоки из ячеистого бетона. Такие бетоны наиболее часто используются в малоэтажном и монолитном строительстве. Данное направление стремительно развивается по всей стране и за последние 5 лет количество цехов по производству газобетонных блоков только в г. Барнауле возросло до 20. Проблема получения классического безавтоклавного цементно-песчаного газобетона (без помола кремнеземистого компонента), твердеющего в нормальных условиях, с прочностными характеристиками, которые удовлетворяют требованиям ГОСТ 21520-89, состоит в плохом качестве местного заполнителя – песка, который, как правило, содержит более 7 % глинистых, илистых и пылеватых примесей. Это приводит к снижению прочности газобетона до 0,8 – 1,8 МПа и повышению плотности до 850-950 кг/м3 (рис. 1). Рис. 1 Зависимость изменения прочности газобетона D700 от состава сырьевой смеси Производство газобетона только из высококальциевых буроугольных зол (БУЗ) позволяет сократить расходы, связанные с использованием цемента и избежать отрицательного влияния загрязняющих примесей из песка. Однако постоянно изменяющийся фазовый состав и свойства БУЗ требуют существенных изменений технологии, а свойства полученного газобетона отличаются нестабильностью. Кроме того, такие технологии требуют обязательного пропаривания, а зачастую – и помола компонентов. Значительно повысить стабильность свойств зольного газобетона возможно при совместном использовании цемента и БУЗ, которая образуется в результате сжигания углей КАТЭКа. Использование этих компонентов позволяет решить ряд технологических задач. Так как оба компонента тонкодисперсные их легко транспортировать пневмотранспортом, складировать в силосы и без дополнительного помола можно получать газобетон плотностью от 400 кг/м3. Для устранения возможных деструктивных явлений, из-за свободной извести золы, увеличения темпов набора прочности материала без дополнительной тепловой обработке и повышения оборачиваемости форм авторами было предложено применение химических добавок - ускорителей твердения, таких как хлорид и сульфат натрия (рис. 1). Предложенные композиции обладают ускоренными по сравнению с цементно-песчаным газобетоном темпами набора пластической прочности. Кроме того, скорость твердения массива можно легко регулировать, изменяя вид и количество вводимой химической добавки (рис. 2). Рис. 2 Изменение пластической прочности газобетонного массива от вида наполнителя Статистическая обработка влияния ускорителей твердения на развитие прочности неавтоклавного газобетона на основе ряда разных проб зол позволила выявить, что более быстрыми темпами набирается ранняя прочность газобетона с добавкой хлорида натрия, при этом она прямо пропорциональна и превышает прочность контрольного цементно-песчаного состава примерно в 3 - 5 раз (рис. 3). В 28-ми суточном возрасте прочность цементно-зольного непропариваемого газобетона плотностью 700 кг/м3 прямо пропорциональна расходу цемента и хлорида натрия и в оптимальных составах достигает 3,5 МПа (рис. 4). Таким образом, данная технология не требует дорогостоящих добавок - активизаторов твердения. Применение дешевой технической поваренной соли в системе цемента и БУЗ позволяет уменьшить деструктивные процессы за счет связывания свободной извести БУЗ в обменных реакциях, значительно увеличить пластическую, раннюю и марочную прочности газобетона, обеспечивает непропариваемое твердение газобетонных блоков. В то же время, за счет высокой активности системы блоки проходят ТВО за счет саморазогрева до 60 - 80 оС. Рис. 3 Зависимость набора прочности газобетона, плотностью 700 кг/м3, от содержания цемента и хлорида натрия Рис. 4 Зависимость набора прочности газобетона, плотностью 700 кг/м3, от содержания цемента и хлорида натрия Варианты сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного газобетона с различным содержанием добавок запатентованы. На предложенных составах работает около 20 малых производств г. Барнаула. УДК 666.973 Щукина Ю.В., ст. преподаватель, Овчаренко Г.И., д-р техн. наук, профессор, Селютина А.В., Эйснер О.Я., студенты Алтайский государственный технический университет ТВЕРДЕНИЕ ГАЗОБЕТОНА ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ В связи с ужесточением требований по теплозащите зданий и сооружений, в последние годы низкое распространение получило производство ячеистобетонных стеновых блоков. Такие производства часто организуются методом литья в индивидуальные формы не по резательной технологии в целях с относительной большой производственной площадью. Отопление больших площадей значительно ухудшает экономические показатели производства. Поэтому актуальной становиться задача выбора химических добавок, обеспечивающих твердение газобетона в цехах с низкой и отрицательной температурой. В работе использовался портландцемент ПЦ М-400 Д 20 Искитимского цементного завода, высококальциевая электрофильтровая зола Барнаульской ТЭЦ-3 от сжигания бурого угля Канско-Ачинского месторождения (БУЗ) с содержанием свободной извести около 6%, химические противоморозные добавки Na2SO4, NaCl, NaNO2, K2CO3, CO(NH2)2, формиат натрия, а также алюминиевая пудра ПАП-1 и ПАВ в виде стирального порошка. Ячеистобетонная для газобетона плотностью 700–750 кг/м3 смесь изготавливалась в лабораторных условиях при следующем содержании компонентов (кг/м3): ПЦ – 345, БУЗ – 330, Al-пудра – 0,5–0,7, вода с температурой 45–50 ° С – 275. Противоморозные добавки в водились с водой затворения в количестве 0,2–5 % от содержания ПЦ. Последовательность ввода компонентов: вода – БУЗ – ПЦ – алюминиевая суспензия. Вспученные образцы в формах, завернутых в полиэтиленовую пленку через 1,5 – 2 часа после заливки помещали в пропарочную камеру, где подвергали обработке по режиму 3 + 6 + 3 час при 60 ° С (моделирование саморазогрева изделий в формах при реальном производстве). После таковой тепловой обработке образцы сразу помещали в морозильную камеру с температурой – 16-18 ° С, где они продолжили находиться в течение 28 суток. Часть образцов не пропаривалась, и твердели в нормальных условиях под пленкой при 18-20 ° С. Большинство из использованных добавок обеспечили хорошее вспучивание и последующее твердение бетона на морозе. Прочность бетонов оптимальных составов приведена на рисунках 1 и 2. Как видно из рисунка 1 все добавки обеспечили более высокий прирост прочности газобетона при его твердении на морозе по сравнению с контролем. При этом прирост прочности в порядке его уменьшения показали: K2CO3, формиат натрия, Na2SO4, NaCl, NaNO2, CO(NH2)2. Рост прочности газобетона с добавками на морозе превышает среднюю прочность бездобавочного состава от 30 до 200 % в зависимости от вида добавки. Использование таких добавок положительно влияет и на прочность газобетона, твердевшего и при нормальных условиях (рисунок 2). В этом случае прирост прочности составил 11 – 43 %. Рисунок 1 ― Кинетика набора прочности при отрицательных температурах газобетона D 700 с оптимальными дозировками добавок: 1 – ПЦ; 5 – Na2SO4 13 – NaCl, 17 – NaNO2, 20 – K2CO3, 24 - CO(NH2)2 Рисунок 2 ― Кинетика набора прочности в нормальных условиях твердения газобетона D 700 с оптимальными дозировками добавок: 1 – ПЦ; 5 – Na2SO4 13 – NaCl, 17 – NaNO2, 20 – K2CO3, 24 - CO(NH2)2 Несмотря на то, что поташ обеспечивает лучшее твердение на морозе, его добавки отрицательно влияет на вспучивание массива из-за быстрого схватывания. Но такие добавки как сульфат и формиат натрия обеспечивают высокий комплекс свойств на всех технологических пределах. Таким образом, определен ряд эффективности противоморозных добавок для неавтоклавного газобетона на высококальциевой золе. Найденные добавки позволяют обеспечить твердение бетона при морозе в 16-18 ° С, что облегчает производство и применение газобетона в условиях Сибири. УДК 625.731 Юдина Л.В., канд. техн. наук, профессор Ижевский государственный технический университет Орбан Й., профессор Университет г. Печ, Венгрия

Похожие:

	Министерство образования Российской Федерации Санкт Петербургский... Задачи курса: Изучить основные математические результаты и методы, лежащие в основе метода конечных элементов и других вариационных...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос во... Салтанова Т. В. Метод конечных элементов в расчётах прочности. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...
	Царев Федор Николаевич Разработка метода совместного применения генетического... История развития географической науки и роль выдающих ученых в формировании системы географических знаний		Моделирование течения ледников методом конечных элементов ...
	Методическая разработка по внедрению проектного метода на уроках географии Данная методическая разработка предполагает проведение уроков по дисциплине География с использованием элементов проектного метода...		Методические указания к выполнению расчетно-графического задания... В методических указаниях изложены краткие сведения о пк «лира», о методе конечных элементов, реализуемом в системе «лира», рассмотрен...
	Инженерный анализ методом конечных элементов (мкэ) Инженерный анализ представляет собой комплекс испытаний, предназначенных для определения способности оборудования, конструкций, а...		Образовательная программа «Компьютерные и информационные науки» Форма... Ук-1 Способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских...
	Реализация технологии деятельностного метода обучения Основная цель: знакомство педагогов с практикой реализации механизмов формирования универсальных учебных действий на основе дидактической...		Курсовая работа на тему: «Моделирование и прогнозирование инфляции... «Моделирование и прогнозирование инфляции на основе индекса потребительских цен в Великобритании в период 1993–2011 годов»
	Прогнозирование и планирование в налогообложении Рабочая программа учебной дисциплины «Прогнозирование и планирование в налогообложении» составлена в соответствии с требованиями...		Разработка проекта по литературе с применением метода сравнительно-типологического... Традиционная для 11 класса тема «Основные темы и идеи литературы Русского Зарубежья» может быть изучена на основе метода проектов....
	Доклад ронжина Андрея Леонидовича по диссертационной работе «Разработка... «Разработка адаптивного метода робастного понимания слитной речи на основе интегральной обработки данных», представленной на соискание...		Д. В. Лазутина Налоговое планирование и прогнозирование Д. В. Лазутина Налоговое планирование и прогнозирование: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для бакалавров направления...
	Программа по дисциплине «Прогнозирование и планирование в налогообложении» «Прогнозирование и планирование в налогообложении» составлена в соответствии с учебным планом соответствующих специальностей. Она...		М. А. Леган, В. А. Блинов, 2013 совместное использование метода граничных... Учебно-методический комплекс по «Психологии и педагогике» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного...